《(精品)4.集成运算放大电路 (2).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(精品)4.集成运算放大电路 (2).ppt（53页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第第三三版版童童诗诗白白第四章集成运算放大电路第四章集成运算放大电路4.14.1集成运算放大电路概述集成运算放大电路概述4.24.2集成运放中的电流源电路集成运放中的电流源电路4.34.3集成运放电路简介集成运放电路简介4.54.5集成运放的种类及选择集成运放的种类及选择4.44.4集成运放的指标及低频等效电路集成运放的指标及低频等效电路4.64.6集成运放大的使用集成运放大的使用第第三三版版童童诗诗白白本章本章重点和考点：重点和考点：1.集成电路的特点。集成电路的特点。2.偏置电路（电流源）的作用、分类及计算。偏置电路（电流源）的作用、分类及计算。3.理想集成运算放大电路（理想集成运算放大电
2、路（IC）的性能指标。的性能指标。第第三三版版童童诗诗白白本章讨论的问题：本章讨论的问题：1.什么是集成运算放大电路？将分立元件直接耦合放什么是集成运算放大电路？将分立元件直接耦合放大电路做在一个硅片上就是集成运放吗？集成运大电路做在一个硅片上就是集成运放吗？集成运放电路结构有什么特点？放电路结构有什么特点？2.集成运放由哪几部分组成？各部分的作用是什么？集成运放由哪几部分组成？各部分的作用是什么？3.如何设置集成运放中各级放大电路的静态工作点？如何设置集成运放中各级放大电路的静态工作点？4.集成运放的电压传输特性有什么特点？集成运放的电压传输特性有什么特点？5.如何评价集成运放的性能？有哪些
3、主要指标？如何评价集成运放的性能？有哪些主要指标？6.集成运放有哪些类型？如何选择？使用时应注意哪集成运放有哪些类型？如何选择？使用时应注意哪些问题？些问题？莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.1集成运算放大电路概述集成运算放大电路概述集成电路简称集成电路简称 IC(Integrated Circuit)集成电路按集成电路按其功能分其功能分数字集成电路数字集成电路模拟集成电路模拟集成电路模拟集成模拟集成电路类型电路类型集成运算放大器；集成运算放大器；集成功率放大器；集成功率放大器；集成高频放大器集成高频放大器；集成中频放大器；集成中频放大器；集成比较器集
4、成比较器；集成乘法器；集成乘法器；集成稳压集成稳压器器；集成数；集成数/模或模模或模/数转换器等。数转换器等。莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件集成电路的外形集成电路的外形集成电路的外形集成电路的外形(a)双列直插式双列直插式(b)圆壳式圆壳式(c)扁平式扁平式莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.1.1集成运放的电路结构特点集成运放的电路结构特点一一.对称性好，适用于构成差分放大电路。对称性好，适用于构成差分放大电路。二二.集集成成电电路路中中电电阻阻，其其阻阻值值范范围围一一般般在在几几十十欧欧到到几几十千欧之间，
5、如需高阻值电阻时，要在电路上另想办法。十千欧之间，如需高阻值电阻时，要在电路上另想办法。三三.在在芯芯片片上上制制作作三三极极管管比比较较方方便便，常常常常用用三三极极管管代替代替电阻电阻(特别是大电阻特别是大电阻)。四四.在在芯芯片片上上制制作作比比较较大大的的电电容容和和电电感感非非常常困困难难，电路通常采用直接耦合电路方式。电路通常采用直接耦合电路方式。五五.集集成成电电路路中中的的 NPN、PNP管管的的 值值差差别别较较大大，通常通常 PNP 的的 10。常采用复合管的形式。常采用复合管的形式。莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件一、输入级一、输入
6、级差分电路，大大减少温漂。差分电路，大大减少温漂。二、中间级二、中间级采用采用有源负载的共发射极电路，增益大。有源负载的共发射极电路，增益大。三、输出级三、输出级 互补对称互补对称 电路，带负载能力强电路，带负载能力强四、偏置电路四、偏置电路 电流源电路，为各级提供合适的静态工作点。电流源电路，为各级提供合适的静态工作点。输入级输入级偏置电路偏置电路中间级中间级输出级输出级+uo uid4.1.2集成运放电路的组成及其各部分的作用集成运放电路的组成及其各部分的作用实质上是一个具有高放大倍数的多级直接耦合放大电路。实质上是一个具有高放大倍数的多级直接耦合放大电路。图图 4.1.1集成运算的基本组
7、成集成运算的基本组成莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.1.3集成运放的电压传输特性集成运放的电压传输特性图图 4.1.2集成运放的符号和电压传输特性集成运放的符号和电压传输特性uO=f(uP-uN)+AoduPuNuOuOuP-uN集成运放的两个输入端分别为同相输入端集成运放的两个输入端分别为同相输入端u uP P和反向输入端和反向输入端u uN N。电压传输特性电压传输特性莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件输输出出电电压压与与其其两两个个输输入入端端的的电电压压之间存在线性放大关系，即之间存在线性放大关系，即uO
8、uP-uN集成运放的工作区域集成运放的工作区域线性区域：线性区域：Aod为差模开环为差模开环放大倍数放大倍数非非线性区域：线性区域：输出电压只有两种可能的情况：输出电压只有两种可能的情况：+UOM或或-UOMUOM为输出电压的饱和电压。为输出电压的饱和电压。+UOM-UOM莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.2集成运放中的电流源电路集成运放电路中的晶体管和场效应管除了作为集成运放电路中的晶体管和场效应管除了作为放大管外，还构成放大管外，还构成电流源电路电流源电路，为各级提供合为各级提供合适的静态电流适的静态电流;或作为或作为有源负载有源负载取代高阻值电阻
9、取代高阻值电阻，从而增大放，从而增大放大电路的电压放大倍数。大电路的电压放大倍数。4.2.1基本电流源电路基本电流源电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件一、镜像电流源一、镜像电流源(电流镜电流镜 Current Mirror)+VCCRIREF+T1T2IC2IB1IB22IBIC1UBE1UBE2基准电流基准电流由由于于 UBE1=UBE2，T1与与 T2 参数基本相同，则参数基本相同，则IB1=IB2=IB；IC1=IC2=IC所以所以当当满足满足 2 时，则时，则图图 4.2.1莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课
10、件+VCCRIREF+T1T2IC2IB1IB22IBIC1UBE1UBE2二、比例电流源二、比例电流源R1R2由图可得由图可得UBE1+IE1R1=UBE2+IE2R2由于由于 UBE1 UBE2 ，则则忽略基极电流，可得忽略基极电流，可得两两个个三三极极管管的的集集电电极极电电流流之之比比近近似似与与发发射射极极电电阻阻的的阻值成反比，故称为比例电流源。阻值成反比，故称为比例电流源。图图 4.2.2比例电流源比例电流源莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件三、微电流源三、微电流源 在在镜镜像像电电流流源源的的基基础础上上接入电阻接入电阻 Re。+VCCRI
11、REFT1T2IC22IBIC1ReRe 引引入入Re使使 UBE2 UBE1，且且 IC2 IC1，即即在在 Re 值值不不大大的的情情况况下下，得得到到一一个个比比较较小的输出电流小的输出电流 IC2。图图 4.2.3 微电流源微电流源莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件+VCCRIREFT1T2IC22IBIC1Re基本关系基本关系因因二极管方程二极管方程 若若 IC1和和 IC2 已知，可求出已知，可求出 Re。图图 4.2.3微电流源微电流源莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件复习：复习：1.集成运放的电路结构特
12、点？集成运放的电路结构特点？2.集成运放的组成部分？集成运放的组成部分？输入级常用什么结构？输入级常用什么结构？输出级常用什么结构？输出级常用什么结构？3.集成运放的二个工作区域？各自特点？集成运放的二个工作区域？各自特点？莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.2.2 改进型电流源电路改进型电流源电路问题：基本电流源电路在问题：基本电流源电路在 很小时，很小时，IR和和 IC2相差很大。相差很大。为了减小基极电流的影响，提高输出电流与基为了减小基极电流的影响，提高输出电流与基准电流的传输精度，稳定输出电流，可对基本准电流的传输精度，稳定输出电流，可对基本电
13、流源电路进行改进。电流源电路进行改进。一、加射极输出器一、加射极输出器 的电流源的电流源RIC2VCCT3T2T1Re3IC1IREFIB莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件 由由于于增增加加了了T3，使使IC2更更加接近加接近IREF（如何证明）如何证明）缺点：缺点：1.受电源波动影响大；受电源波动影响大；2.电流最低至电流最低至mA级。级。I IC2C2=I=IC1C1=I=IREFREF-I-IB3B3=I=IREFREF-I-IE3E3/(+1)/(+1)如10 IC2=0.982 IREF 增加电阻Re2目的是使IE3增大。图图4.2.4加射极输出
14、器的电流源加射极输出器的电流源RIC2VCCT3T2T1IC1IREFIB3Re2莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、威尔逊电流源二、威尔逊电流源T1管的管的c-e串联在串联在T2管的发管的发射极，其作用与典型的工作射极，其作用与典型的工作点稳定电路中的点稳定电路中的Re相同。相同。图图4.2.5威尔逊电流源威尔逊电流源公式推导（略）公式推导（略）当10 IC2=0.984 IR可见，在可见，在很小时，也可认为很小时，也可认为IC2=IR。IC2受基极电流影响很小。受基极电流影响很小。RIRIC2+VCCIC0IC问题：问题：IR如何计算？如何计算？莆田
15、学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.2.3多路电流源多路电流源T1IC1IC2IC3Re1Re2Re3T2T3电路图电路图公式推导公式推导IC=IE IREF-IB/(+1)当当较大时较大时IC=IREF由于各管的由于各管的，UBE相同，相同，IEREIREFRE=IE1RE1=IE2RE2=IE3RE3IC2IE2=IREFRE/RE2IC3IE3=IREFRE/RE3IC1IE1=IREFRE/RE1所以所以ICTIBRIREFVCCT0ReIE图图4.2.6基于图基于图4.24的多路电流源的多路电流源莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研
16、室模拟电路多媒体课件多多集电极管构成的集电极管构成的多路电流源多路电流源图图4.2.7多集电极管构成的多路电流源多集电极管构成的多路电流源当当基极电流一定时，集电极基极电流一定时，集电极电流之比等于它们的集电区电流之比等于它们的集电区面积之比。面积之比。MOS管多路电流源管多路电流源图图4.2.8MOS管多路电流源管多路电流源设设沟道宽沟道宽长比长比W/LS漏极漏极电流之比正比于沟道电流之比正比于沟道的宽长比。的宽长比。莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件例例4.2.1图4.2.9所示电路是F007的电流源部分。其中T10与与T11为纵向纵向NPN管；T12
17、与与T13是横向横向PNP管，它们的为5，b-e间电压值约为0.7V，试求各管的电电流。图图4.2.9F007中的电流源电路中的电流源电路解解0.73mAIC1028uA0.52mA莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.2.4 以电流源为有源负载的放大电路以电流源为有源负载的放大电路在在集成运放中，常用电流源电路取代集成运放中，常用电流源电路取代RC或或Rd，这样在电源电压不变的情况下，既可获得合适这样在电源电压不变的情况下，既可获得合适的静态电流，对于交流信号，又可获得很大的的静态电流，对于交流信号，又可获得很大的等效等效RC或或Rd的。的。晶体管和场效
18、应管是有源元件，又可作为负晶体管和场效应管是有源元件，又可作为负载，故称为有源负载。载，故称为有源负载。莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件一、有源负载共射放大电路一、有源负载共射放大电路1.电路图电路图2.静态分析（求参考电流，略）静态分析（求参考电流，略）3.动态分析动态分析TR Rb b1 1R Rb b2 2rce2莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、有源负载差分放大电路二、有源负载差分放大电路利用镜像电流源利用镜像电流源 可以使可以使单单端输出端输出差分放大电路的差差分放大电路的差模放大倍数提高到接近模放大倍
19、数提高到接近双双端输出端输出的情况。的情况。2.静态分析静态分析1.电路图电路图3.动态分析动态分析放放大大电电路路采采用用差差分分输输入入、单单端端输输出出；工工作作电电流流由由恒恒流流源源 I 决决定定；输输出出电电流流 io=ic4 ic2=2 ic4 RcT1T2Rc+uoRRuIuI2+VCCVEEIR+图图4.2.11有源负载差分放大电路有源负载差分放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.3集成运放电路简介集成运放电路简介典型的集成运放典型的集成运放双极型集成运放双极型集成运放 F007CMOS 集成运放集成运放 C14573一、引脚一、
20、引脚4.3.1双极型集成运放双极型集成运放 F007F007 的引脚及连接示意图的引脚及连接示意图(a)(b)连接连接示意示意图图12348765莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、电路原理图二、电路原理图图图 4.3.1F007 电路原理图电路原理图莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件1.偏置电路偏置电路+VCCT8 VCCT9T12T13T10T11R4R5I8I3,4IC9IC10IREFIC13至至输入级输入级至至中间级中间级基准电流：基准电流：基准电流产生各放基准电流产生各放大级所需的偏置电流。大级所需的偏置
21、电流。各路偏置电流的关系：各路偏置电流的关系：IREFI11IC10I3,4IC9IC8IC12IC13微电流源微电流源镜像电流源镜像电流源输入级输入级镜像电流源镜像电流源中间级中间级输出级输出级图图 4.3.1-1F007 的偏置电路的偏置电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.输入级输入级T1、T2、T3、T4 组成共集组成共集-共基差分放大电路；共基差分放大电路；T1、T2 基极接收差分输入信号。基极接收差分输入信号。T5、T6 有源负载；有源负载；T4 集集电电极极送送出出单单端端输出信号至中间级。输出信号至中间级。uORW 调调零零电电阻阻，R
22、 外接电阻。外接电阻。T7 与与R2 组组成成射射极极输出器。输出器。+VCC VEET6R1I3,4IC10IC9R2R3RRWT4T2T7T5T3T1T8T9图图 4.3.1-2uI2uI1莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件若若暂不考虑暂不考虑 T7 和调零电路则电路可简化为：和调零电路则电路可简化为：+VCC VEEI3,4T4T2T3T1I8RCRCuI1uI2uO(1).T1、T2 共共集集组组态态，具具有有较较高高的的差差模模输输入入电电阻阻和和共共模模输输入入电压。电压。(2).共共基基组组态态的的 T3、T4，与与有有源源负负载载 T5、T
23、6 组组合合，可可以以得得到到很高的电压放大倍数。很高的电压放大倍数。(3).T3、T4 共基接法能改善频率响应。共基接法能改善频率响应。(4).该该电电路路具具有有共共模模负负反反馈馈，能能减减小小温温漂漂，提提高高共共模模抑制比。抑制比。图图 4.3.1.2 简化示意图简化示意图 莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件3.中间级中间级图图 4.3.1-3中间级示意图中间级示意图+VCC VEET15T16IC13R7T17R830pF输输入入来来自自 T4 和和 T6集集电电极；极；输输出出接接在在输输出出级级的的两两个个互补对称放大管的基极。互补对称放大
24、管的基极。中中间间级级 T16、T17 组组成成复复合合管管，T13 作作为为其其有有源源负载。负载。8、9两两 端端 外外 接接30pF 校校正正电电容容防防止止产产生生自自激激振振荡荡。莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.输出级输出级IC13R8uo+VCC VEET14uID1R9R10T19T18R7T15D2图图 4.3.1-4F007 输出输出级原理电路级原理电路T14、T18、T19 准准互补对称电路；互补对称电路；D1、D2、R9、R10 过载保护电路；过载保护电路；T15、R7、R8 为功为功率管提供静态基流。率管提供静态基流。调节调节
25、 R7、R8 阻值可调节两个功率管之间的电压差。这阻值可调节两个功率管之间的电压差。这种电路称为种电路称为 UBE 倍增电路。倍增电路。莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.3.2.单极型集成运放单极型集成运放T2+vDD-vssui1ui2vGS3vGS4uoD1uoD2vGS1vGS2T3T1T4iD3iD4iD1iD2IREFTREFT5T6T7ID5ID6I0vGS7vGS6vGS5vGSR一、电路结构一、电路结构双入双出差分式放大电路双入双出差分式放大电路耗尽型耗尽型NMOSFET对管对管T1、T2有源负载有源负载增强型增强型NMOSFET对管对
26、管T3T4偏置电路偏置电路TREF、T5、T6 T7组成。组成。二、工作原理二、工作原理电路的基准电流电路的基准电流IREF ID5 ID6 I0静态分析静态分析 ID1 ID2 I0/2 输出电压输出电压 UoQ UoD1Q-UoD2Q 0动态分析动态分析 uo uoD1-uoD2 差模电压增益差模电压增益 AVD uo/uid-gm(rds1/rds3).莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.4集成运放的性能指标及低频等效电路集成运放的性能指标及低频等效电路一、开环差模电压增益一、开环差模电压增益 Aod一般用对数表示，定义为一般用对数表示，定义为单位
27、：分贝单位：分贝理想情况理想情况 Aod 为无穷大；为无穷大；实际情况实际情况 Aod 为为 100 140 dB。4.4.1集成运放的主要性能指标集成运放的主要性能指标莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、输入失调电压二、输入失调电压 UIO三、输入失调电压温漂三、输入失调电压温漂 UIO 定义：定义：为为了了使使输输出出电电压压为为零零，在在输输入入端端所所需需要要加加的的补偿电压。补偿电压。一般运放：一般运放：UIO 为为 1 10 mV；高质量运放：高质量运放：UIO 为为 1 mV 以下。以下。定义：定义：一般运放为一般运放为 每度每度 10 2
28、0 V；高质量运放低于每度高质量运放低于每度 0.5 V 以下以下；莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件四、输入失调电流四、输入失调电流 IIO五、输入失调电流温漂五、输入失调电流温漂 IIO当当输输出出电电压压等等于于零零时时，两两个个输输入入端端偏偏置置电电流流之差，即之差，即定义：定义：一般运放为一般运放为 几十几十 一百纳安；高质量的低于一百纳安；高质量的低于 1 nA。定义：定义：一般运放为一般运放为 每度几纳安；高质量的每度几十皮安。每度几纳安；高质量的每度几十皮安。莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件六、输入
29、偏置电流六、输入偏置电流 IIB七、差模输入电阻七、差模输入电阻 rid八、共模抑制比八、共模抑制比 KCMR定义：定义：输输出出电电压压等等于于零零时时，两两个个输输入入端端偏偏置置电电流流的的平均值。平均值。定义：定义：一般集成运放为几兆欧。一般集成运放为几兆欧。定义：定义：多数集成运放在多数集成运放在 80 dB 以上，高质量的可达以上，高质量的可达 160 dB。莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件九、最大共模输入电压九、最大共模输入电压 UIcm输入端所能承受的最大共模电压。输入端所能承受的最大共模电压。十、最大差模输入电压十、最大差模输入电压 U
30、Idm 反相输入端与同相输入端之间能够承受的最大电压。反相输入端与同相输入端之间能够承受的最大电压。十一、十一、3 dB带宽带宽 fH表表示示 Aod 下下降降 3 dB 时时的的频频率率。一一般般集集成成运运放放 fH 只只有几赫至几千赫。有几赫至几千赫。莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件十二、十二、单位增益带宽单位增益带宽fc Aod 降降至至 0 dB 时时的的频频率率，此此时时开开环环差差模模电电压压放放大大倍倍数等于数等于 1。十三、十三、转换速率转换速率 SR额额定定负负载载条条件件下下，输输入入一一个个大大幅幅度度的的阶阶跃跃信信号号时时，输
31、出电压的最大变化率。单位为输出电压的最大变化率。单位为 V/s。在在实实际际工工作作中中，输输入入信信号号的的变变化化率率一一般般不不要要大大于于集集成运放的成运放的 SR 值。值。其其他他技技术术指指标标还还有有：最最大大输输出出电电压压、静静态态功功耗耗及及输输出电阻等。出电阻等。莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.4.2集成运放的低频等效电路集成运放的低频等效电路考虑各种失考虑各种失调因素时等调因素时等效电路图效电路图不不考虑各种失调因素的电路图考虑各种失调因素的电路图莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.5集
32、成运放的种类及选择集成运放的种类及选择4.5.1集成运放的发展概况集成运放的发展概况4.5.2集成运放的种类集成运放的种类一、按工作原理分类一、按工作原理分类1.电压放大型电压放大型F007、F3242.电流放大型电流放大型LM3900、F19003.跨导型跨导型LM3080、F30804.互阻型互阻型AD8009、AD8011二、按可控性分类二、按可控性分类1.可变增益运放可变增益运放2.选通运放选通运放莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件1.高精度型高精度型性能特点：性能特点：漂漂移移和和噪噪声声很很低低，开开环环增增益益和和共共模模抑抑制比很高，误差小
33、。制比很高，误差小。（F5037）2.低功耗型低功耗型性能特点：性能特点：静静态态功功耗耗一一般般比比通通用用型型低低 1 2 个个数数量量级级(不不超超过过毫毫瓦瓦级级)，要要求求电电压压很很低低，有有较较高高的的开开环环差差模模增增益益和和共共模模抑抑制制比比。（TLC2552）三、按性能指标分类三、按性能指标分类莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件3.高阻型高阻型性能特点：性能特点：通通常常利利用用场场效效应应管管组组成成差差分分输输入入级级，输输入电阻高达入电阻高达 1012 。高高阻阻型型运运放放可可用用在在测测量量放放大大器器、采采样样-保保持持
34、电电路路、带带通通滤滤波波器器、模模拟拟调调节节器器以以及及某某些些信号源内阻很高的电路中。信号源内阻很高的电路中。（F3130）4.高速型高速型大大信信号号工工作作状状态态下下具具有有优优良良的的频频率率特特性性，转转换换速速率率可可达达每每微微秒秒几几十十至至几几百百伏伏，甚甚至至高高达达 1 000 V/s，单单位位增增益益带带宽宽可可达达 10 MHz，甚至几百兆欧。甚至几百兆欧。性能特点：性能特点：莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件常常用用在在A/D 和和 D/A 转转换换器器、有有源源滤滤波波器器、高高速速采采样样-保保持持电电路路、模模拟拟乘
35、乘法法器器和精度比较器等电路中。和精度比较器等电路中。（F3554）5.高压型高压型性能特点：性能特点：输出电压动态范围大，电源电压高，输出电压动态范围大，电源电压高，功耗大。功耗大。6.大功率型大功率型性能特点：性能特点：可可提提供供较较高高的的输输出出电电压压较较大大的的输输出出电电流，负载上可得到较大的输出功率。流，负载上可得到较大的输出功率。4.5.3运放的选择运放的选择（略）（略）莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.6集成运放的使用集成运放的使用一、集成运放的外引线（管脚）一、集成运放的外引线（管脚）二、使用中可能出现的异常现象二、使用中可能出
36、现的异常现象1.不能调零不能调零调零电位器故障；调零电位器故障；电路接线有误或有虚焊；电路接线有误或有虚焊；反馈极性接错或负反馈开环；反馈极性接错或负反馈开环；集成运放内部损坏；集成运放内部损坏；重重新新接接通通即即可可恢恢复复为为输输入入信信号号过过大大而而造成造成“堵塞堵塞”现象现象原因原因4.6.1使用时必做的工作使用时必做的工作莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.漂移现象严重漂移现象严重存在虚焊点存在虚焊点运放产生自激振荡或受强电磁场干扰运放产生自激振荡或受强电磁场干扰集成运放靠近发热元件集成运放靠近发热元件输入回路二极管受光照射输入回路二极管受
37、光照射调零电位器滑动端接触不良调零电位器滑动端接触不良集成运放本身损坏或质量不合格集成运放本身损坏或质量不合格原因原因3.产生自激振荡产生自激振荡消振消振措施措施按规定部位和参数接入校正网络按规定部位和参数接入校正网络防止反馈极性接错防止反馈极性接错避免负反馈过强避免负反馈过强合理安排接线，防止杂散电容过大合理安排接线，防止杂散电容过大莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.6.2保护措施保护措施一、输入保护一、输入保护(a)防止输入差模信号防止输入差模信号幅值过大幅值过大 (b)防止输入共模信号幅防止输入共模信号幅值过大值过大 +V+AR1D1D2RFR
38、VuOuI保护元件保护元件保护元件保护元件uO+AR1RFD1D2uI保护元件保护元件图图 4.6.1输入保护措施输入保护措施莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、二、电源极性错接保护电源极性错接保护保护元件：保护元件：D1、D2三、三、输出端错接保护输出端错接保护保护元件：稳压管保护元件：稳压管 DZ1、DZ2+AD1D2+AR1DZ1DZ2RFuOuI图图 4.6.2利用稳压管保护运放利用稳压管保护运放图图 4.6.3电源接错保护电源接错保护莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件四、输出限流保护四、输出限流保护+AT1
39、T2-VEER2R3R4R1T4R5T3+VCCC1C1C2保护元件：保护元件：T1、T2(b)保护管工作特性保护管工作特性正常工作时工作点在正常工作时工作点在 A；工作电流过大，工作点经工作电流过大，工作点经B 移到移到 C 或或 D 点。点。(a)电电 路路 图图BCDAICUCEO图图 输出限流保护输出限流保护莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.6.3输出电压与输出电流的扩展输出电压与输出电流的扩展一、提高输出电压一、提高输出电压采用在运放输出端再接一级由较高电压电源供电的电路，采用在运放输出端再接一级由较高电压电源供电的电路，来输出电压幅值。来输
40、出电压幅值。+uNuPA图图4.6.4提高输出电压的电路提高输出电压的电路uO+VCC(+30V)-VCC(-30V)T1T2R1R2R3R4b1b2e1e2莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、增大输出电流二、增大输出电流在在运放的输出端加一级射极输出器或互补输出级。运放的输出端加一级射极输出器或互补输出级。莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件复习复习1.差分放大电路的类别差分放大电路的类别基本差分放大电路基本差分放大电路长尾差分放大电路长尾差分放大电路恒流源式差分放大电路恒流源式差分放大电路2.差分放大电路的接法差分
41、放大电路的接法+VCCRc2+VT1VT2Rb2Rc1Rb1+uId+uoR1R2+VCCRc+VT1VT2Rc+uId+uoRR VEEReRcVT1VT2Rc+uoRRuI1uI2+VCCReRb2Rb1VEEVT3RcVT1VT2Rc+uoRRuIuI2+VCCVEEIR+双端输入、双端输出；双端输入、双端输出；双端输入、单端输出；双端输入、单端输出；单端输入、双端输出；单端输入、双端输出；单端输入、单端输出。单端输入、单端输出。FET差分放大电路差分放大电路T2Rg1vidT1RdRdVDD-VEERg2Vo2iD2iD2I0莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电
42、路多媒体课件3.直接耦合互补输出级直接耦合互补输出级RLRD1D2T1T2+VCC+ui+uo VCCV5R R2 2R R1 1uiT4RL+VCC+uo T1T2T3 VEER*1R2R3R4uiIC13R8uo+VCC VEET14uID1R9R10T19T18R7T15D2莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件复习复习1.集成电路的组成集成电路的组成输入级输入级中间级中间级输出级输出级偏置电路偏置电路2.集成电路中的电流源集成电路中的电流源镜像电流源镜像电流源+VCCRIREF+T1T2IC2IB1IB22IBIC1UBE1UBE2比例电流源比例电流源+VCCRIREF+T1T2IC2IB1IB22IBIC1UBE1UBE2微微电流源电流源+VCCRIREFT1T2IC22IBIC1Re加射极加射极输出器的电流源输出器的电流源RIC2VCCT3T2T1Re3IC1IREFIB威威尔逊电流源尔逊电流源RIRIC2+VCCIC0IC多路多路电流源电流源ICTIBRIREFVCCT0ReIET1IC1IC2IC3Re1Re2Re3T2T3MOS管多路电流源管多路电流源MOS管多路电流源管多路电流源